戈壁區(qū)域道路空中識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路定位領(lǐng)域，尤其涉及一種戈壁區(qū)域道路空中識(shí)別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]戈壁是荒漠的一個(gè)類型，即地勢(shì)起伏平緩、地面覆蓋大片礫石的荒漠，來自蒙古語。地面因細(xì)紗已被風(fēng)刮走，剩下礫石鋪蓋，因而有礫石質(zhì)荒漠和石質(zhì)荒漠的區(qū)別，蒙古語稱礫石質(zhì)荒漠為戈壁。在戈壁區(qū)域內(nèi)盡是沙子和石塊，地面上缺水，植物稀少。
[0003]在道路繪制部門的日常道路繪制工作中，較為簡(jiǎn)單的是城市道路的定位和路線繪制，因?yàn)槌鞘械缆肪哂械缆放c城市背景邊緣界限明顯的典型特征，因此使用衛(wèi)星遙感即可有效提取相關(guān)道路信息，而對(duì)于戈壁地區(qū)的道路繪制，由于地形復(fù)雜，道路與戈壁背景的邊緣界限模糊，一些道路不是路政部門建設(shè)的，而是當(dāng)?shù)鼐用裥掭莸耐谅?，甚至是過往車輛長(zhǎng)期碾壓而形成的不規(guī)則路線，這時(shí)再使用衛(wèi)星遙感的方式進(jìn)行道路測(cè)量，其精度滿足不了要求，而通過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的手段去進(jìn)行道路測(cè)量，其實(shí)時(shí)性和效率又太差。
[0004]因此，需要一種新的戈壁區(qū)域道路識(shí)別的技術(shù)方案，能夠針對(duì)復(fù)雜地貌的戈壁區(qū)域，有針對(duì)性地制定特定的識(shí)別機(jī)制和識(shí)別平臺(tái)，從而快速、精確地完成對(duì)戈壁區(qū)域道路的測(cè)量和定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種戈壁區(qū)域道路空中識(shí)別系統(tǒng)，在識(shí)別平臺(tái)方面，基于無人機(jī)搭建識(shí)別平臺(tái)，利用無人機(jī)靈活、全面的特點(diǎn)，提高本發(fā)明識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別高效性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)，為了精確獲取戈壁區(qū)域道路的相關(guān)信息，在識(shí)別機(jī)制上對(duì)各個(gè)圖像處理設(shè)備的處理順序和處理內(nèi)容進(jìn)行定制，以提高本發(fā)明識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別精度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種戈壁區(qū)域道路空中識(shí)別系統(tǒng)，所述空中識(shí)別系統(tǒng)搭載在無人機(jī)上，包括北斗星定位器、高度傳感設(shè)備、航拍攝像機(jī)、道路識(shí)別設(shè)備和數(shù)字信號(hào)處理器DSP，所述DSP與所述北斗星定位器、所述高度傳感設(shè)備、所述航拍攝像機(jī)和所述道路識(shí)別設(shè)備分別連接，基于所述北斗星定位器輸出的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述高度傳感設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)高度確定是否啟動(dòng)所述航拍攝像機(jī)和所述道路識(shí)別設(shè)備以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述戈壁區(qū)域的道路空中識(shí)別。
[0007]更具體地，在所述戈壁區(qū)域道路空中識(shí)別系統(tǒng)中，還包括:無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，用于在所述DSP的控制下驅(qū)動(dòng)所述無人機(jī)飛往所述戈壁區(qū)域正上方位置；靜態(tài)存儲(chǔ)器，用于預(yù)先存儲(chǔ)戈壁區(qū)域道路R通道范圍、戈壁區(qū)域道路G通道范圍、戈壁區(qū)域道路B通道范圍，所述戈壁區(qū)域道路R通道范圍、所述戈壁區(qū)域道路G通道范圍和所述戈壁區(qū)域道路B通道范圍用于將RGB圖像中的戈壁區(qū)域道路與RGB圖像背景分離，還用于預(yù)先存儲(chǔ)預(yù)設(shè)高度范圍、預(yù)設(shè)氣壓高度權(quán)重和預(yù)設(shè)超聲波高度權(quán)重；無線收發(fā)機(jī)，與遠(yuǎn)端的戈壁區(qū)域道路繪制平臺(tái)建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述戈壁區(qū)域道路繪制平臺(tái)發(fā)送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括所述戈壁區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的北斗星數(shù)據(jù)和目的拍攝高度；所述北斗星定位器連接北斗星導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)；所述高度傳感設(shè)備與所述靜態(tài)存儲(chǔ)器連接，包括氣壓高度傳感器、超聲波高度傳感器和主控制器；所述氣壓高度傳感器用于根據(jù)無人機(jī)附近的氣壓變化，檢測(cè)無人機(jī)所在位置的實(shí)時(shí)氣壓高度；所述超聲波高度傳感器包括超聲波發(fā)射機(jī)、超聲波接收機(jī)和單片機(jī)，所述單片機(jī)與所述超聲波發(fā)射機(jī)和所述超聲波接收機(jī)分別連接，所述超聲波發(fā)射機(jī)向地面發(fā)射超聲波，所述超聲波接收機(jī)接收地面反射的超聲波，所述單片機(jī)根據(jù)所述超聲波發(fā)射機(jī)的發(fā)射時(shí)間、所述超聲波接收機(jī)的接收時(shí)間和超聲波傳播速度計(jì)算無人機(jī)的實(shí)時(shí)超聲波高度；所述主控制器與所述氣壓高度傳感器、所述超聲波高度傳感器和所述靜態(tài)存儲(chǔ)器分別連接，當(dāng)所述實(shí)時(shí)氣壓高度和所述實(shí)時(shí)超聲波高度的差在所述預(yù)設(shè)高度范圍時(shí)，基于所述預(yù)設(shè)氣壓高度權(quán)重、所述預(yù)設(shè)超聲波高度權(quán)重、所述實(shí)時(shí)氣壓高度和所述實(shí)時(shí)超聲波高度計(jì)算并輸出所述實(shí)時(shí)高度，當(dāng)所述實(shí)時(shí)氣壓高度和所述實(shí)時(shí)超聲波高度的差不在所述預(yù)設(shè)高度范圍時(shí)，輸出高度檢測(cè)失敗信號(hào)；所述航拍攝像機(jī)為線陣數(shù)碼航空攝影機(jī)，包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，用于對(duì)所述戈壁區(qū)域拍攝以獲得戈壁區(qū)域圖像；所述道路識(shí)別設(shè)備與所述靜態(tài)存儲(chǔ)器和所述航拍攝像機(jī)分別連接，包括色彩空間轉(zhuǎn)換子設(shè)備、直方圖均衡化子設(shè)備、圖像分離子設(shè)備、小波濾波子設(shè)備和最小二乘擬合子設(shè)備，所述色彩空間轉(zhuǎn)換子設(shè)備與所述航拍攝像機(jī)連接，用于對(duì)所述戈壁區(qū)域圖像執(zhí)行RGB色彩空間轉(zhuǎn)換，獲得戈壁區(qū)域RGB圖像；所述直方圖均衡化子設(shè)備與所述色彩空間轉(zhuǎn)換子設(shè)備連接，對(duì)所述戈壁區(qū)域RGB圖像執(zhí)行基于直方圖均衡化的圖像增強(qiáng)處理，以獲得道路與背景對(duì)比度增強(qiáng)的增強(qiáng)圖像；所述圖像分離子設(shè)備與所述靜態(tài)存儲(chǔ)器和所述直方圖均衡化子設(shè)備分別連接，計(jì)算所述增強(qiáng)圖像中每一個(gè)像素的R通道值、G通道值和B通道值，當(dāng)某一像素的R通道值在所述戈壁區(qū)域道路R通道范圍內(nèi)、G通道值在所述戈壁區(qū)域道路G通道范圍內(nèi)且B通道值在所述戈壁區(qū)域道路B通道范圍內(nèi)時(shí)，將其確定為道路像素，將所述增強(qiáng)圖像中所有道路像素組合以形成道路子圖像；所述小波濾波子設(shè)備與所述圖像分離子設(shè)備連接，基于哈爾小波濾波器對(duì)所述道路子圖像執(zhí)行濾波處理，以獲得濾除噪聲像素的濾波道路子圖像；所述最小二乘擬合子設(shè)備與所述小波濾波子設(shè)備連接，基于最小二乘擬合算法對(duì)所述濾波道路子圖像執(zhí)行擬合處理以確定道路曲線，所述道路曲線為與所述濾波道路子圖像中所有像素的距離平方和最小的一條曲線；所述DSP與所述無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備、所述無線收發(fā)機(jī)、所述北斗星定位器、所述高度傳感設(shè)備、所述航拍攝像機(jī)和所述道路識(shí)別設(shè)備分別連接，接收所述無線收發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對(duì)所述飛行控制指令解析以獲得所述戈壁區(qū)域正上方位置對(duì)應(yīng)的目的北斗星數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，控制所述無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備以驅(qū)動(dòng)所述無人機(jī)飛往所述戈壁區(qū)域正上方位置，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的北斗星數(shù)據(jù)匹配時(shí)，進(jìn)入道路識(shí)別模式，在所述實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)與所述目的北斗星數(shù)據(jù)不匹配時(shí)，進(jìn)入戈壁區(qū)域?qū)ふ夷Ｊ?，在接收到所述高度檢測(cè)失敗信號(hào)時(shí)，進(jìn)入故障自檢測(cè)模式；其中，所述DSP在所述道路識(shí)別模式中，啟動(dòng)所述航拍攝像機(jī)和所述道路識(shí)別設(shè)備，接收所述戈壁區(qū)域圖像和所述道路曲線，確定所述道路曲線在所述戈壁區(qū)域圖像中的相對(duì)位置，基于所述相對(duì)位置、所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和所述實(shí)時(shí)高度確定所述道路曲線的定位信息，所述道路曲線的定位信息包括所述道路曲線的起點(diǎn)的定位信息和所述道路曲線的終點(diǎn)的定位信息；所述無線收發(fā)機(jī)接收所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息，并將所述道路曲線以及所述道路曲線的定位信息無線發(fā)送給所述戈壁區(qū)域道路繪制平臺(tái)。
[0008]更具體地，在所述戈壁區(qū)域道路空中識(shí)別系統(tǒng)中，還包括:供電設(shè)備，與所述DSP連接，